一、系统架构演变
随着互联网的发展,网站应用的规模不断扩大。需求的激增,带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演进、升级、迭代。从单一应用,到垂直拆分,到分布式服务,到SOA,以及现在火热的微服务架构,还有在Google带领下来势汹涌的Service Mesh。我们到底是该乘坐微服务的船只驶向远方,还是偏安一隅得过且过?
其实生活不止眼前的苟且,还有诗和远方。所以我们今天就回顾历史,看一看系统架构演变的历程;把握现在,学习现在最火的技术架构;展望未来,争取成为一名优秀的Java工程师。
1.1 集中式架构
当网站流量很小时,只需一个应用,将所有功能都部署在一起,以减少部署节点和成本。此时,用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是影响项目开发的关键。
存在的问题:
- 代码耦合,开发维护困难
- 无法针对不同模块进行针对性优化
- 无法水平扩展
- 单点容错率低,并发能力差
1.2 垂直拆分
当访问量逐渐增大,单一应用无法满足需求,此时为了应对更高的并发和业务需求,我们根据业务功能对系统进行拆分:
优点:
- 系统拆分实现了流量分担,解决了并发问题
- 可以针对不同模块进行优化
- 方便水平扩展,负载均衡,容错率提高
缺点:
- 系统间相互独立,会有很多重复开发工作,影响开发效率
1.3 分布式服务
当垂直应用越来越多,应用之间交互不可避免,将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心,使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时,用于提高业务复用及整合的分布式调用是关键。
优点:
- 将基础服务进行了抽取,系统间相互调用,提高了代码复用和开发效率
缺点:
- 系统间耦合度变高,调用关系错综复杂,难以维护
1.4 服务治理(SOA)
当服务越来越多,容量的评估,小服务资源的浪费等问题逐渐显现,此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量,提高集群利用率。此时,用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键
以前出现了什么问题?
- 服务越来越多,需要管理每个服务的地址
- 调用关系错综复杂,难以理清依赖关系
- 服务过多,服务状态难以管理,无法根据服务情况动态管理
服务治理要做什么?
- 服务注册中心,实现服务自动注册和发现,无需人为记录服务地址
- 服务自动订阅,服务列表自动推送,服务调用透明化,无需关心依赖关系
- 动态监控服务状态监控报告,人为控制服务状态
缺点:
- 服务间会有依赖关系,一旦某个环节出错会影响较大
- 服务关系复杂,运维、测试部署困难,不符合DevOps思想
1.5 微服务
前面说的SOA,英文翻译过来是面向服务。微服务,似乎也是服务,都是对系统进行拆分。因此两者非常容易混淆,但其实缺有一些差别:
微服务的特点:
- 单一职责:微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力,做到单一职责
- 微:微服务的服务拆分粒度很小,例如一个用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小,但“五脏俱全”。
- 面向服务:面向服务是说每个服务都要对外暴露服务接口API。并不关心服务的技术实现,做到与平台和语言无关,也不限定用什么技术实现,只要提供Rest的接口即可。
- 自治:自治是说服务间互相独立,互不干扰
- 团队独立:每个服务都是一个独立的开发团队,人数不能过多。
- 技术独立:因为是面向服务,提供Rest接口,使用什么技术没有别人干涉
- 前后端分离:采用前后端分离开发,提供统一Rest接口,后端不用再为PC、移动段开发不同接口
- 数据库分离:每个服务都使用自己的数据源
- 部署独立,服务间虽然有调用,但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件,可复用,可替换,降低耦合,易维护
微服务结构图:
二、远程调用方式
2.1 认识RPC
RPC,即 Remote Procedure Call(远程过程调用),是一个计算机通信协议。 该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序,而程序员无需额外地为这个交互作用编程。说得通俗一点就是:A计算机提供一个服务,B计算机可以像调用本地服务那样调用A计算机的服务。
通过上面的概念,我们可以知道,实现RPC主要是做到两点:
- 实现远程调用其他计算机的服务
- 要实现远程调用,肯定是通过网络传输数据。A程序提供服务,B程序通过网络将请求参数传递给A,A本地执行后得到结果,再将结果返回给B程序。这里需要关注的有两点:
- 1)采用何种网络通讯协议?
- 现在比较流行的RPC框架,都会采用TCP作为底层传输协议
- 2)数据传输的格式怎样?
- 两个程序进行通讯,必须约定好数据传输格式。就好比两个人聊天,要用同一种语言,否则无法沟通。所以,我们必须定义好请求和响应的格式。另外,数据在网路中传输需要进行序列化,所以还需要约定统一的序列化的方式。
- 1)采用何种网络通讯协议?
- 要实现远程调用,肯定是通过网络传输数据。A程序提供服务,B程序通过网络将请求参数传递给A,A本地执行后得到结果,再将结果返回给B程序。这里需要关注的有两点:
- 像调用本地服务一样调用远程服务
- 如果仅仅是远程调用,还不算是RPC,因为RPC强调的是过程调用,调用的过程对用户而言是应该是透明的,用户不应该关心调用的细节,可以像调用本地服务一样调用远程服务。所以RPC一定要对调用的过程进行封装
RPC调用流程图:
想要了解详细的RPC实现,给大家推荐一篇文章:自己动手实现RPC
2.2 认识Http
Http协议:超文本传输协议,是一种应用层协议。规定了网络传输的请求格式、响应格式、资源定位和操作的方式等。但是底层采用什么网络传输协议,并没有规定,不过现在都是采用TCP协议作为底层传输协议。说到这里,大家可能觉得,Http与RPC的远程调用非常像,都是按照某种规定好的数据格式进行网络通信,有请求,有响应。没错,在这点来看,两者非常相似,但是还是有一些细微差别。
- RPC并没有规定数据传输格式,这个格式可以任意指定,不同的RPC协议,数据格式不一定相同。
- Http中还定义了资源定位的路径,RPC中并不需要
- 最重要的一点:RPC需要满足像调用本地服务一样调用远程服务,也就是对调用过程在API层面进行封装。Http协议没有这样的要求,因此请求、响应等细节需要我们自己去实现。
- 优点:RPC方式更加透明,对用户更方便。Http方式更灵活,没有规定API和语言,跨语言、跨平台
- 缺点:RPC方式需要在API层面进行封装,限制了开发的语言环境。
例如我们通过浏览器访问网站,就是通过Http协议。只不过浏览器把请求封装,发起请求以及接收响应,解析响应的事情都帮我们做了。如果是不通过浏览器,那么这些事情都需要自己去完成。
2.3 如何选择
既然两种方式都可以实现远程调用,我们该如何选择呢?
- 速度来看,RPC要比http更快,虽然底层都是TCP,但是http协议的信息往往比较臃肿,不过可以采用gzip压缩。
- 难度来看,RPC实现较为复杂,http相对比较简单
- 灵活性来看,http更胜一筹,因为它不关心实现细节,跨平台、跨语言。
因此,两者都有不同的使用场景:
- 如果对效率要求更高,并且开发过程使用统一的技术栈,那么用RPC还是不错的。
- 如果需要更加灵活,跨语言、跨平台,显然http更合适
那么我们该怎么选择呢?
微服务,更加强调的是独立、自治、灵活。而RPC方式的限制较多,因此微服务框架中,一般都会采用基于Http的Rest风格服务。
三、Http 客户端工具
既然微服务选择了Http,那么我们就需要考虑自己来实现对请求和响应的处理。不过开源世界已经有很多的http客户端工具,能够帮助我们做这些事情,例如:
- HttpClient
- OKHttp
- URLConnection
接下来,我们就一起了解一款比较流行的客户端工具:HttpClient
3.1 Spring的RestTemplate
Spring提供了一个RestTemplate模板工具类,对基于Http的客户端进行了封装,并且实现了对象与json的序列化和反序列化,非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型,而是进行了抽象,目前常用的3种都有支持:
- HttpClient
- OkHttp
- JDK原生的URLConnection(默认的)
首先在项目中注册一个 RestTemplate
对象,可以在启动类位置注册:
@SpringBootApplication
public class HttpDemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(HttpDemoApplication.class, args);
}
@Bean
public RestTemplate restTemplate() {
// 默认的RestTemplate,底层是走JDK的URLConnection方式。
return new RestTemplate();
}
}
在测试类中直接 @Autowired
注入:
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = HttpDemoApplication.class)
public class HttpDemoApplicationTests {
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;
@Test
public void httpGet() {
User user = this.restTemplate.getForObject("http://localhost/hello", User.class);
System.out.println(user);
}
}
- 通过RestTemplate的getForObject()方法,传递url地址及实体类的字节码,RestTemplate会自动发起请求,接收响应,并且帮我们对响应结果进行反序列化。
学习完了Http客户端工具,接下来就可以正式学习微服务了。
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